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펌프 성능 측정 실험 (시험)

- -목 차Ⅰ. 시험의 개요 및 목적31. 시험의 개요32. 시험의 목적3Ⅱ. 시험 관련 정의 및 이론31. 펌프의 분류32. 전양정과 수동력53. 축동력64. 펌프의 효율65. 펌프의 성능곡선76. 상사법칙8Ⅲ. 시험장비91. 시험장비92. 운동부93. 계측부9Ⅳ. 시험과정 및 결과101. 펌프성능 측정 시험 과정102. 펌프성능 측정 시험 결과10Ⅴ. 결론15Ⅵ. 참고문헌15Ⅰ. 시험의 개요 및 목적1. 시험의 개요유체를 작동물질로 하여 유체와 에너지 변환을 수행하는 기계를 유체기계 라고 말하는데, 이 중 펌프는 기계적 에너지를 물에 전달하여 물의 압력을 올리는 일을 하게 된다. 즉, 모터는 전기를 공급받아 펌프에 회전에너지를 공급하고 펌프는 물에 유체에너지를 상승시켜 물이 낮은 위치에서 높은 위치로 올라갈 수 있는 압력을 얻게 되는 것 이다. 모든 펌프는 성능을 표시하는 수단으로서 성능곡선이 있다. 성능곡선은 펌프의 규정된 회전수에서의 유량과 전양정, 소요동력, 효율의 관계를 나타내는 것으로 각각의 펌프들은 딱 하나의 성능곡선만이 존재 한다. 성능곡선은 펌프의 선정 시 중요한 역할을 하게 되는데, 필요한 전양정에 따라 어떠한 유량과 동력, 효율이 필요한지를 한눈에 파악할 수 있는 기준에 되기 때문이다.2. 시험의 목적이번 시험에서의 주된 목적은 주어진 펌프를 이용하여 성능곡선을 그려보는 것에 있다. 시험장치에 주어진 부착된 펌프는 일정한 회전수로 회전 시키고, 밸브를 이용하여 유량을 변화 시킬 수 있다. 규정된 회전수로 운전하고 있는 펌프에 대해서 유량을 변화시켜 압력 차이를 측정하여 전양정을 구하고 이것과 부합되는 축동력, 효율의 관계를 결정 지어 준다. 이것을 통해 펌프의 유량과 전양정, 축동력, 효율에 대한 관계를 이해하고 관련된 이론을 적용하여 성능곡선을 결정하고 펌프의 운전 특성을 이해하는 것이 이번 시험의 목적 이다.Ⅱ. 시험 관련 정의 및 이론1. 펌프의 분류펌프는 주로 작동유체를 물로 하여 물에 압력을 증가시키는 일을 한다. 펌프는 회전하는.1 펌프의 분류이번 시험에 사용될 펌프는 모터의 기계적 에너지가 회전차를 돌려 원심력으로 물의 압력에너지를 상승시켜주는 펌프인 터보형 벌류트 원심펌프를 사용한다. 이 종류의 펌프는 다른 형식에 비하여 가볍고 구조도 간단하고 취급이 용이하며 가격도 싸고 고장이 적다. 또한 효율도 좋으며 흡입, 토출하는 밸브가 없기 때문에 맥동도 없고 슬러리 등의 수송도 가능하다는 이점이 있어 일반적으로 널리 이용되고 있다.그림Ⅱ.1 시험에 사용될 펌프그림Ⅱ.3 터보형 벌류트 원심펌프2. 전양정과 수동력전양정 이란 물을 낮은 곳에서 높은 곳으로 양수할 때 펌프가 유체에 실제로 공급한 수두를 말하며 펌프에 의해 얻어진 물의 전수두의 증가량을 뜻한다.그림Ⅱ.4 원심펌프그림Ⅱ.4 와 같은 펌프가 있을 때 펌프의 입구를 ①, 출구를 ②로 하여 베르누이의 정리에 따라 다음과 같은 수식이 성립한다.위의 식에서 입구와 출구의 속도차이와 높이차이는 작으므로 무시될 수 있으며 터빈으로 인한 수두는 없으므로 펌프로 인한 수두는 없다. 또한 관을 통해 흐르는 물의 손실의 영향은 작다. 따라서 다음과 같이 나타 낼 수 있다.전양정은 펌프가 높은 곳에 양수할 때, 펌프가 물에 가하는 데에 필요한 전체의 수두(높이차이) 말한다면, 이와 비슷한 개념으로 수동력이 있다. 수동력이란 펌프를 움직이기 위한 이론적인 동력을 말하며 전양정과는 다음과 같은 관계가 성립된다.위의 식에서 Q는 유량이다. 수동력은 효율을 정의할 때 사용 되며, 펌프가 유체에 이론적으로 공급한 동력을 뜻한다.3. 축동력축동력이란 펌프에 입력되는 원동기의 동력을 말한다. 즉 펌프의 운전을 위해 요구되는 원동기의 동력으로 베어링이나 패킹 등에 의한 기계적 손실 동력 및 원판마찰에 의한 손실동력이 이에 포함된다. 이번 시험의 펌프의 경우 전동기가 직렬로 되어있고 모터의 효율을 고려하여 전동기의 축동력으로 한다.그림Ⅱ.5 시험에 사용되는 펌프4. 펌프의 효율효율의 효율은 모터의 회전으로 유체에 에너지를 증가시켜 줄 때 여러 가지 손실 요인에 의을 통한 외부로 누설되는 것과 펌프의 흡입구는 저압부이기 때문에 역류하는 경우가 발생하는데 이것을 고려한 효율이다.는 수력효율을 말하며 펌프 내에서 에너지 수수를 하는 과정에서 발생하는 내부 손실을 말한다. 이번 시험에서 사용될 효율은 다음 수식을 이용하여 구할 수 있다.효율을는 펌프가 유체에 이론적으로 공급한 동력을 뜻하며로 나타낸다.는 펌프에 입력되는 원동기의 동력을 뜻하며로 나타 낼 수 있다.5. 펌프의 성능곡선펌프의 성능을 표시하는 수단으로서 성능곡선도가 있다. 펌프의 성능 곡선도는 펌프의 규정된 회전수에서의 유량과 전양정, 소요동력, 효율, 요구되는 양정 등의 관계를 나타내는 것으로 터보형 펌프의 성능 측정 방법은 KS B 6301(원심, 사류, 축류펌프의 시험 및 검사방법)의 규정에 따른다. 아래 제시된 그림은 성능곡선의 한 예를 나타낸다. x축을 유량으로 하여 y변수는 전양정, 소요동력, 효율을 나타내고 있다.그림Ⅱ.6 벌류트 펌프의 성능곡선 예성능곡선도상에서 임의의 유량에서 올려 그린 수직선이 각 성능곡선과 만나는 점이 그 유량에서의 전양정, 펌프 효율, 소요동력을 나타낸다. 위의 그림에서 명확한 것은 유량이 큰 범위에서 운전되면 펌프가 낼 수 있는 전양정은 감소하고, 역으로 유량이 작은 범위에서 운전되면 펌프가 낼 수 있는 유량은 증대하며 유량이 0일때는 소요동력이 유효한 펌프일이 아니라 대부분 열로 낭비해 버리기 때문에 효율이 0으로 나타난다. 또한 펌프 효율은 설계유량 어느 한 유량에서 최고값을 가지므로 그 부근에서 운전하는 것이 가장 합리적이다.6. 상사법칙펌프의 상사법칙은 기하학적상사와 운동학적상사, 역학적상사가 있다. 기하학적상사는 길이비가 같은 것을 의미하며 운동학적상사는 시간의비가 같은 것을 말하고 역학적상사는 힘의 비가 일정한 것을 말한다. 3가지 상사가 모두 같다면 두 펌프는 상사한다고 말하며 유량에서의 전양정, 펌프 효율, 소요동력의 비율이 같아질 수 있다. 펌프의 상사법칙은 다음과 같이 정리 할 수 있다.위의 식에서는 형상비1. 시험장비그림Ⅲ.1삼덕 엔지니어링사의 원심펌프 시험기이다.그림Ⅲ.2배관의 전체적인 모습이다.그림Ⅲ.3수조안에 물이 담겨져 있다.2. 운동부그림Ⅲ.4원심펌프의 회전차는 터보식 이다.그림Ⅲ.5모터는 회전차와 직렬로 연결되어 있다.그림Ⅲ.6유동은 기포 때문에 가시적으로 볼 수 있다.3. 계측부그림Ⅲ.7유량과 압력, 전압, 전류, rpm을 표시한다.그림Ⅲ.8압력을 측정하는 계측장비 이다.그림Ⅲ.9유량을 측정하는 계측장비 이다.Ⅳ. 시험과정 및 결과1. 펌프성능 측정 시험 과정(1) 수조에 물이 적당히 담겨져 있는지를 확인한다.(2) 전원을 연결하고 이를 확인한다.(3) 토출관에 장착되어 있는 2차측 밸브를 잠근다.(4) 흡입관에 장착되어 있는 1차측 밸브를 완전히 개방한다.(5) Control Pannel의 MAIN POWER 스위치를 ON 한 다음, pime 펌프 스위치 ON 시켜 물이 흡입관을 통해 펌프로 공급되도록 한다.(6) 펌프 하우징에 물이 가득차면 pime 펌프 스위치를 OFF시키고, 밸브 를 잠근다.(7) TEST PUMP스위치를 ON을 하여 물이 순환되도록 한다.(8) 흡입밸브와 토출밸브를 조절시키면서 여러가지 조건으로 실험을 계속 하면서 계기판에 표시되는 흡입압력, 토출압력, 유량, 전압, 전류를 확 인하고 기록한다.2. 펌프성능 측정 시험 결과펌프의 회전속도를 1000rpm에서 측정을 하려고 하였으나, 유량의 계측의 오류로 인하여 900rpm으로 고정하여 시험값을 측정하였고 측정된 자료는 표Ⅳ.1에 정리하였고 이것을 SI단위계로 환산한 것을 아래와 같이 표Ⅳ.2에 정리 해 놓았다.유량흡입압력토출압력전압전류10.2-0.060.191951.620.1-0.060.161951.630.2-0.060.161951.676.0-0.070.141951.6121.7-0.080.121951.7168.3-0.100.081951.7214.1-0.120.041951.9260.2-0.14-0.011941.9264.1-0.15-0.021942.0표Ⅳ.1 900rpm에서 측51.90.004337-13734-9811941.90.004402-14715-19621942.0표Ⅳ.2 900rpm에서 측정값 (SI 단위계)시험에 사용된 펌프의 작동유체인 물의 물성치는 표Ⅳ.3 에 정리해 놓았고, 비압축성 유체로 가정한다.밀도점도비열체적탄성계수표Ⅳ.3 상온 20기준에서 물의 물성치측정된 자료와 물성치를 통해 펌프의 성능곡선에 필요한 값을 구하면 다음과 같다.유량전양정수동력축동력효율0.0001702.5054.169234.0000.0180.0003352.2047.230234.0000.0310.0005032.20410.863234.0000.0460.0012672.10426.095234.0000.1120.0020282.00439.796248.6250.1600.0028051.80349.531248.6250.1990.0035681.60356.009277.8750.2020.0043371.30255.306276.4500.2000.0044021.30256.134291.0000.193표Ⅳ.4 모터 회전수 900rpm에서 펌프의 성능그림Ⅳ.1 유량에 따른 전양정, 축동력, 효율펌프의 상사법칙을 이용하여 1500rpm과 2000rpm 에서의 전양정과 수동력, 축동력, 효율을 계산하여 다음과 같이 표Ⅳ.5와 표Ⅳ.6에 정리해 두었다.유량전양정수동력축동력효율0.0001706.95711.5811083.3330.0110.0003356.12220.0831083.3330.0190.0005036.12230.1751083.3330.0280.0012675.84472.4851083.3330.0670.0020285.566110.5441151.0420.0960.0028055.009137.5851151.0420.1200.0035684.452155.5791286.4580.1210.0043373.618153.6261279.8610.1200.0044023.618155.9291347.2220.116표Ⅳ.5 모터 회전수 1500rpm에서 펌프의 성능유량전양정수동력축동력효율0.00017012.3395

공학/기술| 2012.12.04| 14페이지| 2,000원| 조회(644)

레포트, 실험, 시험, 보고서, 펌프, 성능, 상사법칙, 성능곡선, 전양정

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